鎂合金絲-PLA復合材料的制備、界面強度和力學性能研究.pdf

1、可降解聚乳酸的強韌性差，而醫(yī)用鎂合金的腐蝕速率太快，這些都制約了其臨床應用。本文利用鎂合金絲定向增強聚乳酸基體，采用熱壓成型工藝制備復合材料，并通過拉拔成型工藝和退火處理使得聚乳酸得到自增強，制備出高強度聚乳酸基復合材料棒材。通過單纖維拔出試驗和分子動力學模擬方法研究了鎂合金絲表面微弧氧化處理對復合材料兩相界面性能的影響及強化機制。采用拉伸、彎曲、剪切等實驗方法研究了鎂合金絲微弧氧化處理和直徑大小對復合材料力學性能的影響，探索了拉拔工藝

2、及退火處理對復合材料中聚乳酸的微觀組織、力學性能的影響。
　　本研究表明，鎂合金絲微弧氧化處理能顯著改善復合材料界面性能，復合材料兩相界面平均剪切強度提高了369.8％，絲材臨界埋入深度降低了77.4％，并使得復合材料的界面斷裂由原先的界面控制轉變?yōu)榛w控制。對鎂合金絲材直徑為0.3 mm、含量為6vol％的復合材料，微弧氧化處理可將復合材料彎曲強度從94MPa提高至110 MPa，是純聚乳酸的1.33倍。相同鎂合金絲微弧氧化條件

3、下，0.2 mm、0.3 mm、0.45 mm這三種直徑鎂合金絲對聚乳酸的強化效果明顯，且復合材料界面平均剪切強度隨絲材直徑增大而提高，但直徑為0.68 mm的鎂合金絲強化作用差。界面強化的主要機制源于聚乳酸基體鑲嵌在微弧氧化膜的多孔結構內形成的機械鎖合作用以及微弧氧化膜粗糙表面增大的界面摩擦力作用，此外，界面分子間作用力的提高也是復合材料界面強化的一種機制，這要歸于界面上聚乳酸的H和O原子分別對微弧氧化膜表面O離子和Mg離子的吸附取向